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畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 乘用車制動系統(tǒng)設計 院 系 名 稱: 汽車工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-6班 學 生 姓 名: 宛亮 導 師 姓 名: 安永東 開 題 時 間: 2011年2月28日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 宛亮 系部 汽車工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程系07-6班 指導教師姓名 安永東 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 乘用車制動系統(tǒng)設計 一、課題研究現狀、選題目的和意義 1、研究現狀 現代汽車事業(yè)的發(fā)展日益壯大，使得人們對于汽車的要求越來越大，相對應的人們對于汽車的各個部分的要求也越來越大。從汽車誕生時起，車輛制動系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關重要的角色。近年來，隨著車輛技術的進步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現得越來越明顯。眾多的汽車工程師在改進汽車制動性能的研究中傾注了大量的心血。目前關于汽車制動的研究主要集中在制動控制方面，包括制動控制的理論和方法，以及采用新的技術。汽車制動系統(tǒng)種類很多，形式多樣。傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)結構型式主要有機械式、氣動式、液壓式、氣—液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動裝置，用工作時產生的摩擦熱來逐漸消耗車輛所具有的動能，以達到車輛制動減速，或直至停車的目的。伴隨著節(jié)能和清潔能源汽車的研究開發(fā)，汽車動力系統(tǒng)發(fā)生了很大的改變，出現了很多新的結構型式和功能形式。新型動力系統(tǒng)的出現也要求制動系統(tǒng)結構型式和功能形式發(fā)生相應的改變。例如電動汽車沒有內燃機，無法為真空助力器提供真空源，一種解決方案是利用電動真空泵為真空助力器提供真空。 最原始的制動控制只是駕駛員操縱一組簡單的機械裝置向制動器施加作用力，這時的車輛的質量比較小，速度比較低，機械制動雖已滿足車輛制動的需要，但隨著汽車自質量的增加，助力裝置對機械制動器來說已顯得十分必要。這時，開始出現真空助力裝置。1932年生產的質量為2860kg的凱迪拉克V16車四輪采用直徑419.1mm的鼓式制動器，并有制動踏板控制的真空助力裝置。林肯公司也于1932年推出V12轎車，該車采用通過四根軟索控制真空加力器的鼓式制動器。 隨著科學技術的發(fā)展及汽車工業(yè)的發(fā)展，尤其是軍用車輛及軍用技術的發(fā)展，車輛制動有了新的突破，液壓制動是繼機械制動后的又一重大革新。Duesenberg Eight車率先使用了轎車液壓制動器?？巳R斯勒的四輪液壓制動器于1924年問世。通用和福特分別于1934年和1939年采用了液壓制動技術。到20世紀50年代，液壓助力制動器才成為現實。 20世紀80年代后期，隨著電子技術的發(fā)展，世界汽車技術領域最顯著的成就就是防抱制動系統(tǒng)(ABS)的實用和推廣。ABS集微電子技術、精密加工技術、液壓控制技術為一體，是機電一體化的高技術產品。它的安裝大大提高了汽車的主動安全性和操縱性。防抱裝置一般包括三部分：傳感器、控制器(電子計算機)與壓力調節(jié)器。傳感器接受運動參數，如車輪角速度、角加速度、車速等傳送給控制裝置，控制裝置進行計算并與規(guī)定的數值進行比較后，給壓力調節(jié)器發(fā)出指令。 1936年，博世公司申請一項電液控制的ABS裝置專利促進了防抱制動系統(tǒng)在汽車上的應用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制動器；1971年，克萊斯勒車采用了四輪電子控制的ABS裝置。這些早期的ABS裝置性能有限，可靠性不夠理想，且成本高。1979年，默．本茨推出了一種性能可靠、帶有獨立液壓助力器的全數字電子系統(tǒng)控制的ABS制動裝置。1985年美國開發(fā)出帶有數字顯示微處理器、復合主缸、液壓制動助力器、電磁閥及執(zhí)行器“一體化”的ABS防抱裝置。隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路技術的出現，以及電子信息處理技術的高速發(fā)展，ABS以成為性能可靠、成本日趨下降的具有廣泛應用前景的成熟產品。1992年ABS的世界年產量已超過1000萬輛份，世界汽車ABS的裝用率已超過20%。一些國家和地區(qū)(如歐洲、日本、美國等)已制定法規(guī)，使ABS成為汽車的標準設備。 當考慮基本的制動功能量，液壓操縱仍然是最可靠、最經濟的方法。即使增加了防抱制動(ABS)功能后，傳統(tǒng)的“油液制動系統(tǒng)”仍然占有優(yōu)勢地位。但是就復雜性和經濟性而言，增加的牽引力控制、車輛穩(wěn)定性控制和一些正在考慮用于“智能汽車”的新技術使基本的制動器顯得微不足道。傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)只做一樣事情，即均勻分配油液壓力。當制動踏板踏下時，主缸就將等量的油液送到通往每個制動器的管路，并通過一個比例閥使前后平衡。而ABS或其他一種制動干預系統(tǒng)則按照每個制動器的需要時對油液壓力進行調節(jié)。 車輛制動控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術的發(fā)展。一方面是擴大控制范圍、增加控制功能；另一方面是采用優(yōu)化控制理論，實施伺服控制和高精度控制。在第一方面，ABS功能的擴充除ASR外，同時把懸架和轉向控制擴展進來，使ABS不僅僅是防抱死系統(tǒng)，而成為更綜合的車輛控制系統(tǒng)。制動器開發(fā)廠商還提出了未來將ABS/TCS和VDC與智能化運輸系統(tǒng)一體化運用的構想。隨著電子控制傳動、懸架系統(tǒng)及轉向裝置的發(fā)展，將產生電子控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系網絡，從而產生一些新的功能，如：采用電子控制的離合器可大大提高汽車靜止啟動的效率；在制動過程中，通過輸入一個驅動命令給電子懸架系統(tǒng)，能防止車輛的俯仰。 在第二個方面，一些智能控制技術如神經網絡控制技術是現在比較新的控制技術，已經有人將其應用在汽車的制動控制系統(tǒng)中。ABS/ASR并不能解決汽車制動中的所有問題。因此由ABS/ASR進一步發(fā)展演變成電子控制制動系統(tǒng)(EBS)，這將是控制系統(tǒng)發(fā)展的一個重要的方向。但是EBS要想在實際中應用開來，并不是一個簡單的問題。除技術外，系統(tǒng)的成本和相關的法規(guī)是其投入應用的關鍵。 經過了一百多年的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)的形式已經基本固定下來。隨著電子，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)的形式也將發(fā)生變化。如凱西-海斯(K-H)公司在一輛實驗車上安裝了一種電-液(EH)制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動器的操作機理。通過采用4個比例閥和電力電子控制裝置，K-H公司的EBM就能考慮到基本制動、ABS、牽引力控制、巡航控制制動干預等情況，而不需另外增加任何一種附加裝置。EBM系統(tǒng)潛在的優(yōu)點是比標準制動器能更加有效地分配基本制動力，從而使制動距離縮短5%。一種完全無油液、完全的電路制動BBW(Brake-By-Wire)的開發(fā)使傳統(tǒng)的液壓制動裝置成為歷史。 2、目的、依據和意義 當今社會已經普遍應用的液壓制動現在已經是非常成熟的技術，隨著人們對制動性能要求的提高，防抱死制動系統(tǒng)、驅動防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序、主動避撞技術等功能逐漸融人到制動系統(tǒng)當中，需要在制動系統(tǒng)上添加很多附加裝置來實現這些功能，這就使得制動系統(tǒng)結構復雜化，增加了液壓回路泄漏的可能以及裝配、維修的難度，制動系統(tǒng)要求結構更加簡潔，功能更加全面和可靠，制動系統(tǒng)的管理也成為必須要面對的問題，電子技術的應用是大勢所趨。 從制動系統(tǒng)的供能裝置、控制裝置、傳動裝置、制動器4個組成部分的發(fā)展歷程來看，都不同程度地實現了電子化。人作為控制能源，啟動制動系統(tǒng)，發(fā)出制動企圖；制動能源來自儲存在蓄電池或其它供能裝置；采用全新的電子制動器和集中控制的電子控制單元(ECU)進行制動系統(tǒng)的整體控制，每個制動器有各自的控制單元。機械連接逐漸減少，制動踏板和制動器之間動力傳遞分離開來，取而代之的是電線連接，電線傳遞能量，數據線傳遞信號，所以這種制動又叫做線控制動。這是自從ABS在汽車上得到廣泛應用以來制動系統(tǒng)又一次飛躍式發(fā)展。 電液復合制動系統(tǒng)是從傳統(tǒng)制動向電子制動的一種有效的過渡方案，采用液壓制動和電制動兩種制動系統(tǒng)。這種制動系統(tǒng)既應用了傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)以保證足夠的制動效能和安全性，又利用再生制動電機回收制動能量和提供制動力矩，提高汽車的燃料經濟性，同時降低排放，減少污染。但是由于兩套制動系統(tǒng)同時存在，結構復雜、成本偏高。結構的復雜性也增加了系統(tǒng)失效和出現故障的可能性，維護和保養(yǎng)難度增加。 在車輛模塊化、集成化、電子化、車供能源的高壓化的趨勢驅動下，車輛制動系統(tǒng)也朝著電子化方向發(fā)展，很多汽車和零部件廠商都進行了電制動系統(tǒng)的研究和推廣，博世、西門子、特維斯等公司已經研制出一些試驗成果，電制動系統(tǒng)必將取代傳統(tǒng)制動系統(tǒng)，汽車底盤進一步一體化、集成化，制動系統(tǒng)性能也會發(fā)生質的飛躍。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 1．研究的基本內容 1) 制動系統(tǒng)方案的選擇 2) 制動系統(tǒng)設計計算 3) 制動系統(tǒng)驅動機構的設計計算 4) 制動性能的分析 2、擬解決的主要問題 1) 如何獲得更好的制動效能 2) 如何提高汽車操縱的穩(wěn)定性 3) 如何具有良好的制動效能穩(wěn)定性 三、技術路線（研究方法） 了解制動系統(tǒng) 對制動系統(tǒng)方案進行論證和選擇 數據采集、分析、處理 制動系統(tǒng)的設計計算 制動驅動機構的設計計算 制動性能的分析 四、設計（論文）進度安排 1、進行文獻檢索查，查看相關資料，對課題的基本內容有一定的認識和了解。完成開題報告。第1-2周（2月28日～3月11日） 2、初步確定設計的總體方案，討論確定方案；對汽車制動系統(tǒng)的各組成部分進行初步設計。第3-6周（3月14日～4月8日） 3、提交設計草稿，進行討論，修定。第7周（4月11日～4月15日） 4、詳細設計制動系統(tǒng)，繪制制動器裝配圖及零件圖。第8-12周（4月18日～5月20日） 5、提交正式設計，教師審核。第13-14周（5月23日～6月3日） 6、按照審核意見進行修改。第15周（6月6日～6月10日） 7、整理所有材料，裝訂成冊，準備答辯。第16周（6月13日～6月17日） 五、參考文獻 [1]楊明忠.摩擦學設計基礎.北京：機械工業(yè)出版社.1990 [2]王軍祥，葛世榮.制動摩擦系統(tǒng)的研究與設計。礦山機械1999(8)：64．65 [3]陳家瑞等.汽車構造.北京：人民交通出版社，第三版1996年重印 [4]寧曉斌，張文明等.用虛擬樣機技術分析鼓式制動器的振動。有色金屬2003(5)：105—107 [5]王鐸，趙經文等.理論力學。北京：高等教育出版社，1997 [6]Matysiak S J，Y evtushenkoAA，Ivanyk E 13．Contact temperature and wear of composite friction elements during braking．International Journal of Heat and Mass～Transfer,2002，45：1 93-1 99 [7]Lolkema,Juke S．Friction analysis of kinetic 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